汽車發(fā)電機工作原理

1、整體式交流發(fā)電機工作原理、結構及主要零部件的功能簡介一、概述發(fā)電機是汽車的主要電源，其功用是在發(fā)動機正常運轉時，向除啟動機外的所有用電設備供電，同時給蓄電池充電，汽車用發(fā)電機可分為直流發(fā)電機和交流發(fā)電機，由于交流發(fā)電機的性能在許多方面優(yōu)于直流發(fā)電機，直流發(fā)電機已被淘汰。目前汽車采用三相交流發(fā)電機，內(nèi)部帶有二極管整流電路，將交流電整流為直流電，所以，汽車交流發(fā)電機輸出的是直流電。交流發(fā)電機必須配裝電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器對發(fā)電機的輸出電壓進行控制，使其保持基本恒定，以滿足汽車用電器的需求。二、交流發(fā)電機的分類一、交流發(fā)電機的分類1.按總體結構分（1）普通交流發(fā)電機。這種發(fā)電機即無特殊裝置，也無特殊

2、功能特點，使用時需要配裝電壓調(diào)節(jié)器。（2）整體式交流發(fā)電機，發(fā)電機和調(diào)節(jié)器制成一個整體的發(fā)電機。（3）帶泵的交流發(fā)電機。發(fā)電機和汽車制動系統(tǒng)用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機。（4）無刷交流發(fā)電機，不需要電刷的發(fā)電機。 （5）永磁交流發(fā)電機，轉子磁極為永磁鐵制成的發(fā)電機 我們的產(chǎn)品主要以整體式交流發(fā)電機、帶泵交流發(fā)電機為主。2、按輸出電壓分為14V和28V兩大類3、按發(fā)電機的輸出電流分有很多種，我們的產(chǎn)品主要有25A、35A、55A、70A、75A、80A、90A、100A、110A、120A、140A、150A等。三、交流發(fā)電機的型號根據(jù)中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/T73-93汽車電器設備產(chǎn)

3、品型號編制方法的規(guī)定，汽車交流發(fā)電機型號組成如下：1. 產(chǎn)品代號產(chǎn)品代號用中文字母表示，例：JF普通交流發(fā)電機 JFZ整體式（內(nèi)置調(diào)節(jié)器）交流發(fā)電機 JFB帶泵的交流發(fā)電機 JFW無刷交流發(fā)電機2. 電壓等級代號電壓等級代號用一位阿拉伯數(shù)字表示，例：1表示12V系統(tǒng)，2表示 24V系統(tǒng)，6表示6V系統(tǒng)。3. 變形代號變形代號現(xiàn)在主要為各生產(chǎn)廠根據(jù)自己的情況進行編排，沒有固定的代號。例：JFZ2972為28V整體式交流發(fā)電機 JFZB1990為14V整體式帶泵交流發(fā)電機四、整體交流發(fā)電機的工作原理1. 工作原理當外電路通過電刷使勵磁繞組通電時，便產(chǎn)生磁場，使爪極被磁化為N極和S極。當轉子旋轉時，

4、磁通交替地在定子繞組中變化，根據(jù)電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產(chǎn)生交變的感應電動勢。這就是交流發(fā)電機的發(fā)電原理。由原動機（即發(fā)動機）拖動直流勵磁的同步發(fā)電機轉子，以轉速n(rpm)旋轉，三相定子繞阻便感應交流電勢。定子繞阻若接入用電負載，電機就有交流電能輸出，經(jīng)過發(fā)電機內(nèi)部的整流橋將交流電轉換成直流電從輸出端子輸出。交流發(fā)電機分為定子繞組和轉子繞組兩部分，三相定子繞組按照彼此相差120度電角度分布在殼體上，轉子繞組由兩塊極爪組成。當轉子繞組接通直流電時即被勵磁，兩塊極爪形成N極和S極。磁力線由N極出發(fā)，透過空氣間隙進入定子鐵心再回到相鄰的S極。轉子一旦旋轉，轉子繞組就會切割磁力線，在定子

5、繞組中產(chǎn)生互差120度電度角的正弦電動勢，即三相交流電，再經(jīng)由二極管組成的整流元件變?yōu)橹绷麟娸敵?。當開關閉合后，首先由蓄電池提供電流。電路為： 蓄電池正極充電指示燈調(diào)節(jié)器觸點勵磁繞阻搭鐵蓄電池負極。此時，充電指示燈由于有電流通過，所以燈會亮。 但發(fā)動機起動后，隨著發(fā)電機轉速提高，發(fā)電機的端電壓也不斷升高。當發(fā)電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時，發(fā)電機“B”端和“”端的電位相等，此時，充電指示燈由于兩端電位差為零而熄滅。指示發(fā)電機已經(jīng)正常工作，勵磁電流由發(fā)電機自己供給。發(fā)電機中三相繞阻所產(chǎn)生的三相交流電動勢經(jīng)二極管整流后，輸出直流電，向負載供電，并向蓄電池充電。2.勵磁方式除了永磁式交流發(fā)電機不需

6、要勵磁以外，其他形式的交流發(fā)電機都需要勵磁，因為它們的磁場都是電磁場，必須給勵磁繞組通電才會有磁場產(chǎn)生而發(fā)電，否則發(fā)電機將不能發(fā)電。將電流引入到勵磁繞組使之產(chǎn)生磁場稱為勵磁。交流發(fā)電機勵磁方式有自勵和他勵兩種。（1）他勵在發(fā)電機轉速較低時（發(fā)動機未達到怠速轉速），自身不能發(fā)電，需要蓄電池供給發(fā)電機勵磁繞組電流，使勵磁繞組產(chǎn)生磁場來發(fā)電。這種由蓄電池供給磁場電流發(fā)電的方式稱為他勵發(fā)電。(2)自勵 隨著轉速的提高（一般在發(fā)動機達到怠速時），發(fā)電機定子繞組的電動勢逐漸升高并能使整流器二極管導通，當發(fā)電機的輸出電壓大于蓄電池電壓時，發(fā)電機就能對外供電了。當發(fā)電機能對外供電時，就可以把自身發(fā)的電供給勵磁

7、繞組，這種自身供給磁場電流發(fā)電的方式稱為自勵發(fā)電。 交流發(fā)電機勵磁過程是先他勵后自勵。當發(fā)動機達到正常怠速轉速時，發(fā)電機的輸出電壓一般高出蓄電池電壓12V以便對蓄電池充電，此時，由發(fā)電機自勵發(fā)電。不同汽車的勵磁電路各不相同，但有一個共同特點是，勵磁電路都必須由點火開關控制。圖為星形接法交流發(fā)電機的勵磁電路五、整體交流發(fā)電機的結構 整體式交流發(fā)電機一般由定子、轉子、整流橋（橋式整流器）、調(diào)節(jié)器總成（由電刷組件和調(diào)節(jié)器組成）、前后端蓋、軸承、風扇、皮帶輪等組成。整流器驅動端蓋電刷端蓋電刷組件定子轉子軸承皮帶輪風扇保護罩皮帶輪鎖緊螺母軸承交流發(fā)電機結構示意圖 1、轉子 勵磁線圈 轉子的功用是產(chǎn)生磁場

8、。轉子由爪極、勵磁繞組、滑環(huán)、轉子軸等組成，如圖所示轉子軸爪極滑環(huán)爪極 圖為轉子解體示意圖轉子軸上壓裝著兩塊爪極，爪極被加工成鳥嘴形狀，爪極空腔內(nèi)裝有勵磁繞組和磁軛。滑環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，壓裝在轉子軸上并與軸絕緣，兩個滑環(huán)分別與勵磁繞組的兩端相連。當給兩滑環(huán)通入直流電時，勵磁繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對（或八對）相互交錯的磁極。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。如下圖所示：1-磁軛 2-磁場繞組 3、4-磁極 5-定子鐵心 6-定子繞組 7-軸 8-漏磁通2、定子 定子又稱為電樞。定子的功用是產(chǎn)生交流電。當激磁電流作用于轉

9、子繞組，轉子軸在發(fā)動機正時齒輪的帶動下轉動，在定子繞組中產(chǎn)生感應電動勢。定子鐵心由內(nèi)圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有三相，三相繞組采用星形接法或三角形接法，都能產(chǎn)生三相交流電。三相繞組的必須按一定要求繞制,才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120的三相電動勢。(1) 每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據(jù)的空間距離相等。(2) 每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據(jù)的距離相等或成倍數(shù)。(3) 三相繞組的始邊應相互間隔2+120o電角度（一對磁極占有的空間為360o電角度）定子三相繞組的接法有兩種星形接法的特點是線電流等于相電流，且三相的一端

10、連接在一起。中性點電壓的瞬時值是一個三次諧波電壓，中性點電壓的平均值為發(fā)電機輸出電壓（平均值）的一半，帶有中性點接線柱的發(fā)電機可用中性點電壓來控制各種用途的繼電器。（如右圖所示）三角形接法的特點是線電流等于相電流，且三相連接成一個閉環(huán)，無中性點。如圖所示：定子安裝在轉子的外面，和發(fā)電機的前后端蓋固定在一起，當轉子在其內(nèi)部轉動時，引起定子繞組中磁通的變化，定子繞組中就產(chǎn)生交變的感應電動勢。 定子由定子鐵心和定子繞組（線圈）組成。定子鐵心由內(nèi)圈帶槽、互相絕緣的硅鋼片疊成。定子繞組有三組線圈(3相繞組)，3相繞組彼此相隔120度對稱的嵌放在定子鐵心的槽中。三相繞組的連接有星形接法和三角形接法兩種，都

11、能產(chǎn)生三相交流電。定子繞組定子鐵心定子示意圖3、整流橋（又叫整流器）整流橋的功用是將定子繞組的三相交流電變?yōu)橹绷麟娸敵觥Ｕ髌饔烧靼?、整流二極管和激磁二極管組成。二極管只允許電流單向通過，所以將其接入交流電路時它能使電路中的電流只按單向流動，即所謂“整流”。整流二極管一種具有單向導電性的半導體器件,能將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔?。將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管，整流二極管分為正極管和負極管兩種，分別壓裝（或焊裝）在相互絕緣的兩塊板上組成的。正二極管的中心引線為二極管正極，外殼為負極。正二極管的外殼壓裝或焊裝在元件板上，共同組成發(fā)電機的正極，由一個與后端蓋絕緣的元件板固定螺栓通至

12、機殼外，成為發(fā)電機的B+輸出釘。4、端蓋及電刷組件端蓋一般分兩部分（驅動端蓋和電刷端蓋），起支撐轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。電刷端蓋上裝有電刷組件。不帶調(diào)節(jié)器的電刷組件由電刷、電刷架和電刷彈簧組成，帶調(diào)節(jié)器的電刷組件由電刷、電刷架、電刷彈簧及調(diào)節(jié)器組成。 電刷的作用是將電源通過滑環(huán)引入勵磁繞組。兩個電刷分別裝在電刷架的孔內(nèi)，借助彈簧壓力與滑環(huán)保持接觸。電刷和滑環(huán)的接觸應良好，否則會因為磁場電流過小，導致發(fā)電機發(fā)電足。電壓調(diào)節(jié)器是把發(fā)電機輸出電壓控制在規(guī)定范圍內(nèi)的裝置，其功用是在發(fā)電機轉速變化時，自動控制發(fā)電機電壓保持恒定

13、，使其不因發(fā)電機轉速高時電壓過高燒壞用電器和導致蓄電池過充電；也不會因發(fā)電機轉速低而電壓不足導致用電器工作失常。電刷彈簧電刷架調(diào)節(jié)器電刷電刷組件示意圖5皮帶輪及風扇 交流發(fā)電機的前端裝有皮帶輪和風扇，由發(fā)動機通過傳動帶驅動發(fā)電機的轉子軸和風扇一起旋轉。發(fā)電機工作時，定子繞組和勵磁繞組中都會有熱量產(chǎn)生，溫度過高會燒壞導線的絕緣導致發(fā)電機不能正常工作，所以為發(fā)電機散熱是必須的。發(fā)電機的通風散熱是靠風扇來完成，（由鋁合金或鋼板沖壓而成）發(fā)電機有1-2個風扇，對于只有一個風扇的發(fā)電機，風扇均裝于前端蓋與帶輪之間；對于有兩個風扇的發(fā)電機，有的是在轉子爪極兩側各焊裝一個，有的是一個風扇裝于前端蓋與皮帶輪之間，另一個風扇裝在后端蓋與轉子爪極之間六、汽車交流發(fā)電機的性能指標1額定電壓 交流發(fā)電機的電壓受電壓調(diào)節(jié)器控制，一般比較穩(wěn)定，只是在發(fā)動機啟動階段略有變化，正常情況下，發(fā)動機達到怠速轉速時，發(fā)電機的輸出電壓應能達到一個穩(wěn)定值，這個電壓值稱為發(fā)電機的額定電壓（12V系統(tǒng)的發(fā)電機額定電壓為14V，24V系統(tǒng)的發(fā)電機額定電壓為28V）。 2空載轉速 交流發(fā)電機不帶負載，能夠達到額定電壓時的初始轉速值定為空載轉速，空載轉速在發(fā)電機出廠時通過試驗確定，列入產(chǎn)